我們一般認為對合金鋼的加熱可能出現(xiàn)兩方面問題。一是由于合金鋼，尤其是高合金鋼對升溫速度很敏感，容易產(chǎn)生開裂。一般要求在550℃以下時緩慢升溫，對應(yīng)的一般都要求進爐爐溫不能超過700℃，鋼坯的斷面越大要求的升溫速度越低，人爐爐溫也越低。

　　另一方面用高爐煤氣作為燃料時，由于熱值較低，存在著低溫燃燒不穩(wěn)定問題。

　　以上這兩個問題，實際是一對矛盾的兩個方面，如何解決這個矛盾，國內(nèi)有幾種意見：一是在爐尾保留預(yù)熱段，設(shè)置一些高熱值的普通煤氣燒嘴，這一方法是可行，但缺點是仍然需要高熱值煤氣，加熱成本會因此而增高，而且還需要兩套完全獨立的燃燒系統(tǒng)。

　　二是在爐尾保留預(yù)熱段，并設(shè)置一定量的高爐煤氣常規(guī)燒嘴，采用換熱器實現(xiàn)高爐煤氣的雙預(yù)熱燃燒供熱，此法雖然燃料單一，但投資大，運行費用高。三是在爐尾保留預(yù)熱段，預(yù)熱段作為一段無燒嘴區(qū)，并另設(shè)常規(guī)煙道和煙囪，靠煙囪的抽力實現(xiàn)部分縱向排煙，利用這部分煙氣實現(xiàn)對冷鋼坯的緩慢加熱，此法對燃燒和排煙系統(tǒng)設(shè)計要求高。這幾種方案都可行，但成本較高。如果采用利用點火燒嘴保證高爐煤氣低溫段燃燒，解決燃燒不穩(wěn)定問題，再采用煙氣回流技術(shù)解決升溫速度問題，可能是一個低成本方案。實踐表明只要設(shè)計合理，利用點火燒嘴可以使高爐煤氣低溫段正常燃燒。而煙氣回流技術(shù)無疑可實現(xiàn)鋼坯的預(yù)熱，不但解決了升溫速度問題，而且減少了氧化燒損。

　　一、端進出料加熱爐與側(cè)進出料加熱爐的不同設(shè)計

? ? 目前端進出料加熱爐與側(cè)進出料加熱爐的蓄熱燃燒設(shè)計，大都沒有區(qū)別，也沒有考慮不同的設(shè)計，因而端進出料加熱爐一會兒吸冷風(fēng)，一會兒冒大火；側(cè)進出料加熱爐表現(xiàn)為爐壓高，損壞爐體結(jié)構(gòu)。在設(shè)計時要考慮爐膛內(nèi)部壓力對換向瞬間爐口壓力變化的補償和協(xié)調(diào)。并考慮介質(zhì)壓力變化和蓄熱室阻力特性變化等因素的影響。

　　二、空間燃燒的設(shè)計

? ? 這里所指的空間燃燒是燃料燃燒的火焰或者高溫?zé)煔獬錆M整個爐膛。當(dāng)實現(xiàn)空間燃燒時，火焰是彌散分布，火焰顏色和亮度均勻，爐膛通透。這時加熱爐內(nèi)鋼坯加熱均勻，也沒有局部高溫。要實現(xiàn)空間燃燒，必須優(yōu)化蓄熱系統(tǒng)設(shè)計，改變現(xiàn)有三種蓄熱系統(tǒng)設(shè)計的局限，根據(jù)不同爐型，分別設(shè)計蓄熱燒嘴結(jié)構(gòu)，加大介質(zhì)混合，優(yōu)化供熱與排煙系統(tǒng)配合，改變傳統(tǒng)火焰組織，實現(xiàn)真正低氧燃燒。

　　三、設(shè)計優(yōu)化

? ? 1、蓄熱室結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

? ? 蓄熱室結(jié)構(gòu)參數(shù)(主要是蓄熱室固定床的蓄熱體結(jié)構(gòu)尺寸和堆積參數(shù))的熱力特性和阻力特性與介質(zhì)壓力、流量和換向時間有密切關(guān)系，并可定量計算。設(shè)計時要考慮固定床隨使用時間延長，工況的變化以及兩個對稱固定床工況變化的不均勻性帶來的熱力特性和阻力特性變化。在生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)的許多問題與此有關(guān)，如蓄熱室的積灰、蓄熱體的板結(jié)、破碎以及流量的突然變化等。

　　2、燃燒噴口的設(shè)計

? ? 燃燒噴口的形狀、大小、相對位置對燃燒影響很大，尤其是對火焰在爐膛的分布影響。要根據(jù)加熱爐燃料種類、加熱爐爐膛尺寸(主要是爐寬尺寸)，還有供熱量大小與分布來計算與設(shè)計燃燒噴口的形狀、大小、相對位置。

　　3、爐體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

? ? 對于采用墻內(nèi)通道集中蓄熱方式的加熱爐，爐體的整體性、氣密性及噴口的布置很關(guān)鍵，直接影響到能否正常生產(chǎn)和燃燒效果，國內(nèi)蓄熱式加熱爐在這方面曾經(jīng)出現(xiàn)過各種問題。對于蓄熱式燒嘴，設(shè)計時對蓄熱室結(jié)構(gòu)提出了更嚴格的要求，根據(jù)具體生產(chǎn)單位加熱爐的爐膛尺寸，選擇合適的蓄熱箱結(jié)構(gòu)和蓄熱體材質(zhì)與形狀至關(guān)重要。因此，必須在設(shè)計中考慮以下問題：

　　(1)設(shè)計中要充分考慮爐體各部分的所用材料的受壓強度、傳熱特性、熱穩(wěn)定性，確保墻體不產(chǎn)生裂紋、變形開裂、塌陷短路。還要考慮材料施工時可能產(chǎn)生的誤差累積帶來的影響。

　　(2)蓄熱式加熱爐爐體和基礎(chǔ)受熱特性不同于傳統(tǒng)加熱爐，要充分考慮其高溫物理變化。

　　(3)設(shè)計蓄熱室時要考慮固定床的保護，主要是免受爐內(nèi)高溫爐渣的侵蝕及對粉塵的自我消化能力。對于地下水淺的地區(qū)可考慮把蓄熱室移到墻體外，因為如果防滲處理不好或產(chǎn)生高溫虹吸現(xiàn)象容易造成蓄熱室積水。

　　(4)噴口的設(shè)計尤其是煤氣噴口和助燃空氣噴口的夾角要根據(jù)射流原理和燃燒傳播原理作定量計算，并考慮介質(zhì)壓力變化和蓄熱室阻力特性變化等因素影響燃燒效果。

　　四、設(shè)計建議

? ? 通過對不同類型加熱爐的蓄熱式燃燒系統(tǒng)設(shè)計研究和應(yīng)用，得出如下結(jié)論和建議：

　　(1)對于爐寬較大的加熱爐進行有效的定量設(shè)計，可以克服爐膛火焰不充滿，黑區(qū)較多，爐膛內(nèi)部溫度不均勻的問題。解決長板坯爐寬方向溫度不均勻問題，達到長方坯頭尾溫度要求。煙氣回流技術(shù)對于爐膛溫度均勻性的改善很有推廣價值。

　　(2)根據(jù)不同爐型采用不同蓄熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。對高度不夠的小型加熱爐采用上下組合型結(jié)構(gòu)，對高度夠的大型加熱爐采用水平組合型結(jié)構(gòu)，對連續(xù)退火加熱爐采用交叉組合式蓄熱燒嘴結(jié)構(gòu)，這些新型結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高系統(tǒng)可靠性。

　　(3)利用點火燒嘴保證高爐煤氣的燃燒，結(jié)合采用煙氣回流技術(shù)解決升溫速度問題，實現(xiàn)合金鋼加熱的低成本、高效率。

　　總之，目前實現(xiàn)真正低氧空間燃燒是提高加熱質(zhì)量、降低能耗、較少NOx排放的最佳設(shè)計方案，要實現(xiàn)真正低氧燃燒，必須優(yōu)化蓄熱系統(tǒng)設(shè)計，改變現(xiàn)有三種蓄熱系統(tǒng)設(shè)計的局限，優(yōu)化供熱與排煙系統(tǒng)配合，改變傳統(tǒng)火焰組織，達到空間燃燒的效果。